Basic HTML Version
65
Keramický zpravodaj 29 (3-4) (2013)
tvorby nízkotavitelných sloučenin. Tato tzv. eutektikální taviva
- samy majíce vysoké body tání - působí tak, že v určitých
množstvích a poměrech vytváří ve střepové hmotě eutektika
s nízkými teplotami tavení. Jako silné tavivo působí např. slíny
obsahující nad cca 25 % jemně rozptýleného vápence. Přidá-
vají se do kachlových a fajánsových hmot, kde významně na-
pomáhají i k soudržnosti mezi glazurou a střepem. Zvláštním
příkladem z praxe je zkouška výpalu modrého slínu z vrstvy
odhalené při výkopu základů tunelových pecí pro novou ša-
motku ve Velkých Opatovicích. Slín, barvou, jemností a plas-
tičností zdánlivě připomínající jíl Bm, byl zkušebně podroben
výpalu ve staré tunelové peci na teplotu 1400 °C. Výsledkem
bylo totální roztavení slínu, přičemž tavenina stekla z vrchu
skládky šamotových cihel až na podezdívku tunelového
vozu za „naglazování“ všech dolních řad cihel a vytvoření
glazurové „loužičky“ na plošině tunelového vozu. Právě toto
náhlé roztavení s projevem nízké viskozity je charakteristické
pro eutektikální taveninu. Všeobecně se dá konstatovat, že
eutektické stavy jsou z hlediska výpalu pro keramika velmi
choulostivé, neboť kombinací výchozích surovin s obsahem
oxidů Na
2
O, K
2
O, CaO, MgO, BaO, Li
2
O se mohou vyskytovat
v rozsahu nízkých teplot, a to i pod 1000 °C.
Ke snížení teplot tavení přispívají ovšem také oxidy železa
a titanu s nižšími valencemi, což se projeví zejména v re-
dukčním žáru. Příkladem je titaničitý jíl z ložiska žárovzdor-
ného jílovce Březinka obsahující 7 % TiO
2
a 5 % Fe
2
O
3
,
jehož žárovzdornost nedosahovala ani 1580 °C. Cihelky
z něj vypálené při 1250 °C měly na povrchu náznak samo-
glazování a jejich pórovitost nepřesahovala 5 % (analýza z r.
1979). Zavedení přísad s obsahem Fe a Ti-sloučenin při-
spívá v keramické hmotě k tvorbě tekuté fáze, tavenina
se stává agresivnější, intenzifikuje se rozpouštění křemene
a ovlivňuje se významně tvorba struktury skelné fáze při sníže-
né teplotě jejího vzniku o 50-70 °C. Velký vliv mají organické
látky, které i v malých množstvích vytvářejí redukční prostředí
a zvyšují v důsledku oxidace lokálně teplotu tím, že dochází
k jejich vzplanutí a přehřátí, čímž se podporuje slinování.
Závislost viskozity skelné fáze na teplotě se znázorňuje
tzv. viskozitní křivkou. Čím je její průběh strmější, tedy
čím prudčeji se viskozita s teplotou snižuje, tím přesněji je
nutno regulovat výpal. Tavenina působí jako mazadlo mezi
zrny, které tak mohou po sobě snadněji po sobě klouzat.
Při nízké viskozitě a malém jejím množství (1 %) dojde třeba
až k nepřijatelnému snížení pevnosti hmoty. Udává se, že
množství taveniny k propojení zrn střepové hmoty, má být
alespoň 10 % (obj.). K tomu lze uvést poznatky z praxe.
Zkušební vysoce hlinité cihly z elektrotaveného korundu
s obsahem Al
2
O
3
91,5 % a Fe
2
O
3
<
1 % vypálené v tunelové
peci nové šamotky ve V. Opatovicích na 1450 °C vykázaly
únosnost v žáru t
06
(při 0,2MPa) 1585 °C. Ve snaze zvýšit
únosnost nad 1650 °C (aby odpovídala vysokému obsahu
Al
2
O
3
a požadavku odběratele), byly čtyři cihly přepáleny
na 1680 °C v provozní tehdy u nás nejmodernější tunelové
peci v šamotce VSŽ Košice. Zkouška únosnosti však u nich
dopadla zcela neočekávaně – zjištěna únosnost jen 1365 °C
(s prudkým konečným poklesem na sledované křivce). Opa-
kovaná zkouška při 0,1 MPa ukázala sice vyšší hodnotu
1465 °C, i tak však velmi nízkou. Zřejmě šlo o vliv byť velmi
malé přítomnosti alkálií (Na
2
0) v bílém elektrotaveném ko-
rundu běžné provenience. Ty při teplotě blížící se 1700 °C
zřejmě vystoupily na povrch korundových zrn ve formě níz-
koviskozní taveniny. Tím došlo k rozvolnění struktury, což při
zkoušce únosnosti vedlo ke snadnému posunu zrn korundu
po sobě v důsledku tlaku působícího na zkušební váleček. Při
výpalu ve VSŽ nebyly cihly zvlášť zatěžované (byť uloženy na
různých místech skládky) a nijak se výpalem nedeformovaly,
takže jejich velmi nízká únosnost byla až neuvěřitelná. Zkouš-
ky s různým zatížením však potvrdily výše uvedené úvahy.
I zdánlivě nepatrné množství taveniny o nízké viskozitě výraz-
ně snížilo pevnost střepové hmoty. Jiným příkladem z praxe
je zhroucení skládky vypalovaných dlaždic pod jejich tíhou.
Stojky z korundové hmoty nevydržely zatížení v žáru a došlo
k pádu celé skládky při relativně nízkých teplotách výpalu
(1250 °C).
Funkci kombinovaného taviva mohou zastávat některé fos-
forečnany, které však působí pouze potud, pokud jsou
použity v kombinaci s alkalickými živci a s alkalickými slou-
čeninami. Příkladem je výroba kostního porcelánu, který
obsahuje v surovinové směsi 20-45 % kostního popele,
přibližně stejné množství živcového písku a 20-45 % kaolinu
a jílů. Při teplotě blížící se 1200 °C začíná velké smršťování
a konečný výpal se pohybuje v intervalu 1200 až 1280 °C.
Kostní popel se získává kalcinováním kostí skotu na 1100 °C.
Jeho podstatou je sloučenina 3Ca
3
(
PO
4
)
2·
Ca(OH)
2
, obsahující
42,39 P
2
O
5
, 55,82 CaO a 1,79 % H
2
O. Místo kostního popela
může pracovní směs obsahovat apatit (směsný fosforečnan
vápenatý přírodního původu
)
, hydroxyapatit Ca
5
(PO
4
)
3
OH,
případně i další fosforečnany. Kostní popel jako takový je běž-
ně nabízen na trhu pro keramiky jako tavivo. Také popel ze
spalování slámy, travin i dřevných rostlin vzhledem k obsahu
alkalií, CaO a MgO (mimo SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, TiO
2
, P
2
0
5
) může
napomáhat tavení [7].
Viskozita taveniny má pro keramiky zvláště velký význam. Na
vlastnostech skelné fáze a na jejím množství závisí chování
materiálu za vyšších a vysokých teplot. Ovlivňuje pevnost
výrobků ať již v průběhu výpalu či ve vypáleném stavu.
U keramických materiálů se jedná o deformace pod vlivem
teploty a velkosti zatížení. U žárovzdornin jde mnohdy
i o další změny za dlouhodobého žáru, které souvisejí s re-
krystalizačními pochody, se změnami fází a struktury, což pak
vše v souhrnu citelně ovlivňuje jejich výdržnost.
Literatura
[1 ] Reifenstein A.P. a kol.: Behaviour of selected minerals in
an improved ash fusion test: quartz, potassium feldspar,
sodium feldspar, kaolinite, illite, calcite, dolomite, side-
rite, pyrite and apatite, Fuel 78 (12) (1999) 1449-1461
[2] Leinfelder K.F.,: Porcelain esthetic for the 21st century,
The Journal of the American Dental Association 131
(June 2000) 47S-51S
[3] Doelter C.: Handbuch der Mineralogie, Verlag von T.S-
teikopff, (1912), 758
[4] Dodd A.E., Dictionary of ceramics, J.W. Arrowsmith,
Bristol (1967) 211
[5] Žernovaja N.F. a kol.: Nízkotavné nefritované glazury
pro stavební a okrasnou keramiku, Steklo i keramika (3)
(2013) 33-36
[6] (www dostupné 30-7-2013) http://www.dafeng-china-
stone.com.cn/en/products2.html
[7] Míka M. a kol.: Jak potlačit spékání biomasového
popela? , Konference OZE 2011 - Výsledky výzkumu,
vývoje a inovací pro obnovitelné zdroje energie (13.-15.
dubna 2011, Kouty nad Desnou)